(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス通信システムにおいて最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）等化後に得られる受信信号からのバイアス除去を実行するための方法であって、
チャネル推定値の拡大行列を生成するために、スケールされた単位行列を有するチャネル利得推定値の行列を付加し、
複数の空間ストリームのチャネル推定値の置換拡大行列を生成するために、前記複数の空間ストリームのチャネル推定値の拡大行列を置換することと、
前記複数の空間ストリームのユニタリ行列と上三角行列とを生成するために、前記置換拡大行列のＱＲ分解を実行することと、
前記空間ストリームのうちの第１の空間ストリームのバイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、前記第１の空間ストリームの受信信号を、対応するユニタリ行列を用いて回転させることと、
前記第１の空間データストリームの非バイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、前記バイアスフィルタ処理済み出力に、対応する上三角行列の対角要素を乗算することと
を備える方法。
【請求項２】
複数の空間サブチャネルの有効チャネル推定値を計算することと、
前記複数の空間サブチャネルの有効雑音分散を計算することと、
非バイアスフィルタ処理済み出力と、有効チャネル推定値と、有効雑音分散とを使用することによって、前記空間サブチャネルを介して送信された符号化ビットの対数尤度比を計算することと
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
残りの空間ストリームのバイアス信号から前記第１の空間ストリームの前記復号された非バイアス出力を削除することと、
複数の空間サブチャネルのバイアス除去に基づいて複数の空間ストリームを復号することと、残りのバイアス空間ストリームから前記復号された非バイアス出力を削除することとを連続的に反復することと、
残りの空間サブチャネルの非バイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、前記残りの空間サブチャネルのバイアス受信信号に前記上三角行列の対角要素を乗算することと
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
複数の空間サブチャネルの有効推定値を計算することと、
複数の空間サブチャネルの有効雑音分散を計算することと、
対応する非バイアスフィルタ処理済み出力と、有効チャネル推定値と、有効雑音の分散とを使用することによって、複数の空間サブチャネルを介して送信された符号化ビットの対数尤度比を計算することと
をさらに備える、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ワイヤレス通信システムにおいて最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）等化後に得られる受信信号からのバイアス除去を実行するための装置であって、
チャネル推定値の拡大行列を生成するために、スケールされた単位行列を有するチャネル利得推定値の行列を付加する論理と、
複数の空間ストリームのチャネル推定値の置換拡大行列を生成するために、前記複数の空間ストリームのチャネル推定値の拡大行列を置換するための論理と、
前記複数の空間ストリームのユニタリ行列と上三角行列とを生成するために、前記置換拡大行列のＱＲ分解を実行するための論理と、
前記空間ストリームのうちの第１の空間ストリームのバイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、前記第１の空間ストリームの受信信号を、対応するユニタリ行列を用いて回転させるための論理と、
前記第１の空間データストリームの非バイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、前記バイアスフィルタ処理済み出力に、対応する上三角行列の対角要素を乗算するための論理と
を備える装置。
【請求項６】
複数の空間サブチャネルの有効チャネル推定値を計算するための論理と、
前記複数の空間サブチャネルの有効雑音分散を計算するための論理と、
非バイアスフィルタ処理済み出力と、有効チャネル推定値と、有効雑音分散とを使用することによって、前記空間サブチャネルを介して送信される符号化ビットの対数尤度比を計算するための論理と
をさらに備える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
残りの空間ストリームのバイアス信号から前記第１の空間ストリームの前記復号された非バイアス出力を削除するための論理と、
複数の空間サブチャネルのバイアス除去に基づいて複数の空間ストリームを復号することと、残りのバイアス空間ストリームから前記復号された非バイアス出力を削除することとを連続的に反復するための論理と、
残りの空間サブチャネルの非バイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、前記残りの空間サブチャネルのバイアス受信信号に前記上三角行列の対角要素を乗算するための論理と
をさらに備える、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
複数の空間サブチャネルの有効推定値を計算するための論理と、
複数の空間サブチャネルの有効雑音分散を計算するための論理と、
対応する非バイアスフィルタ処理済み出力と、有効チャネル推定値と、有効雑音の分散とを使用することによって、複数の空間サブチャネルを介して送信される符号化ビットの対数尤度比を計算するための論理と
をさらに備える、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
ワイヤレス通信システムにおいて最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）等化後に得られる受信信号からのバイアス除去を実行するための装置であって、
チャネル推定値の拡大行列を生成するために、スケールされた単位行列を有するチャネル利得推定値の行列を付加する手段と、
複数の空間ストリームのチャネル推定値の置換拡大行列を生成するために、前記複数の空間ストリームのチャネル推定値の拡大行列を置換するための手段と、
前記複数の空間ストリームのユニタリ行列と上三角行列とを生成するために、前記置換拡大行列のＱＲ分解を実行するための手段と、
前記空間ストリームのうちの第１の空間ストリームのバイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、前記第１の空間ストリームの受信信号を、対応するユニタリ行列を用いて回転させるための手段と、
前記第１の空間データストリームの非バイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、前記バイアスフィルタ処理済み出力に、対応する上三角行列の対角要素を乗算するための手段と
を備える装置。
【請求項１０】
複数の空間サブチャネルの有効チャネル推定値を計算するための手段と、
前記複数の空間サブチャネルの有効雑音分散を計算するための手段と、
非バイアスフィルタ処理済み出力と、有効チャネル推定値と、有効雑音分散とを使用することによって、前記空間サブチャネルを介して送信される符号化ビットの対数尤度比を計算するための手段と
をさらに備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
残りの空間ストリームのバイアス信号から前記第１の空間ストリームの前記復号された非バイアス出力を削除するための手段と、
複数の空間サブチャネルのバイアス除去に基づいて複数の空間ストリームを復号することと、残りのバイアス空間ストリームから前記復号された非バイアス出力を削除することとを連続的に反復するための手段と、
残りの空間サブチャネルの非バイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、前記残りの空間サブチャネルのバイアス受信信号に前記上三角行列の対角要素を乗算するための手段と
をさらに備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
複数の空間サブチャネルの有効推定値を計算するための手段と、
複数の空間サブチャネルの有効雑音分散を計算するための手段と、
対応する非バイアスフィルタ処理済み出力と、有効チャネル推定値と、有効雑音の分散とを使用することによって、複数の空間サブチャネルを介して送信される符号化ビットの対数尤度比を計算するための手段と
をさらに備える、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
１つまたは複数のプロセッサによって実行可能である命令が記憶されたコンピュータ可読媒体を備える、ワイヤレス通信システムにおいて最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）等化後に得られる受信信号からのバイアス除去を実行するためのコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記命令が、
チャネル推定値の拡大行列を生成するために、スケールされた単位行列を有するチャネル利得推定値の行列を付加するための命令と、
複数の空間ストリームのチャネル推定値の置換拡大行列を生成するために、前記複数の空間ストリームのチャネル推定値の拡大行列を置換するための命令と、
前記複数の空間ストリームのユニタリ行列と上三角行列とを生成するために、前記置換拡大行列のＱＲ分解を実行するための命令と、
前記空間ストリームのうちの第１の空間ストリームのバイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、前記第１の空間ストリームの受信信号を、対応するユニタリ行列を用いて回転させるための命令と、
前記第１の空間データストリームの非バイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、前記バイアスフィルタ処理済み出力に、対応する上三角行列の対角要素を乗算するための命令と
を備えるコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１４】
前記命令が、
複数の空間サブチャネルの有効チャネル推定値を計算するための命令と、
前記複数の空間サブチャネルの有効雑音分散を計算するための命令と、
非バイアスフィルタ処理済み出力と、有効チャネル推定値と、有効雑音分散とを使用することによって、前記空間サブチャネルを介して送信される符号化ビットの対数尤度比を計算するための命令と
をさらに備える、請求項１３に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１５】
前記命令が、
残りの空間ストリームのバイアス信号から前記第１の空間ストリームの前記復号された非バイアス出力を削除するための命令と、
複数の空間サブチャネルのバイアス除去に基づいて複数の空間ストリームを復号することと、残りのバイアス空間ストリームから前記復号された非バイアス出力を削除することとを連続的に反復するための命令と、
残りの空間サブチャネルの非バイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、前記残りの空間サブチャネルのバイアス受信信号に前記上三角行列の対角要素を乗算するための命令と
をさらに備える、請求項１３に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項１６】
前記命令が、
複数の空間サブチャネルの有効推定値を計算するための命令と、
複数の空間サブチャネルの有効雑音分散を計算するための命令と、
対応する非バイアスフィルタ処理済み出力と、有効チャネル推定値と、有効雑音の分散とを使用することによって、複数の空間サブチャネルを介して送信される符号化ビットの対数尤度比を計算するための命令と
をさらに備える、請求項１５に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般にＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ通信システムに関し、より詳細には、ＱＲ分解に基づくＭＭＳＥ検出においてバイアスを除去するための技法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）通信システムは、データ伝送のために複数（Ｎt）個の送信アンテナと複数（Ｎr）個の受信アンテナとを採用する。Ｎt個の送信アンテナとＮr個の受信アンテナとによって形成されるＭＩＭＯチャネルは、ＮS個の独立チャネルに分解でき、ＮS≦ｍｉｎ｛Ｎt，Ｎr｝が成り立つ。ＮS個の独立チャネルの各々は、ＭＩＭＯチャネルの空間サブチャネルとも呼ばれ、１つの次元に対応する。ＭＩＭＯシステムは、複数の送信アンテナおよび受信アンテナによって生成された追加の次元数（dimensionality）が利用される場合に、単入力単出力（ＳＩＳＯ）通信システムのパフォーマンスに勝るパフォーマンスの改善（たとえば、伝送容量の増加）を可能にする。
【０００３】
広帯域ＭＩＭＯシステムは、一般に、システム帯域幅にわたる様々な量の減衰を意味する周波数選択性フェージングを受ける。この周波数選択性フェージングは、受信信号中の各シンボルが受信信号中の後続のシンボルに対するひずみとして働く現象であるシンボル間干渉（ＩＳＩ）を引き起こす。このひずみは、受信シンボルを正しく検出する能力に影響を及ぼすことによってパフォーマンスを低下させる。したがって、ＩＳＩは、ＭＩＭＯシステムなど、高いＳＮＲレベルで動作するように設計されたシステムの全体的な信号対雑音干渉比（ＳＮＲ）に対して大きい影響を及ぼし得る、無視できない雑音成分である。そのようなシステムでは、ＩＳＩをなくすために、受信機においてチャネル等化を使用することができる。しかしながら、等化を実行するために必要とされる計算複雑性は、たいていの適用例では一般に有意または法外である。
【０００４】
計算集約的な等化を使用せずにＩＳＩをなくすために、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を使用することができる。ＯＦＤＭシステムは、システム帯域幅を、サブバンドまたは周波数ビンと呼ばれることがあるいくつか（ＮF個）の周波数サブチャネルに効果的に区分する。各周波数サブチャネルは、データを変調することができるそれぞれのサブキャリア周波数に関連付けられる。ＯＦＤＭシステムの周波数サブチャネルは、送信アンテナと受信アンテナとの間の伝搬経路の特性（たとえば、マルチパスプロファイル）に応じて、周波数選択性フェージング（すなわち、様々な周波数サブチャネルについての様々な量の減衰）を受けることがある。ＯＦＤＭでは、当技術分野で知られているように、各ＯＦＤＭシンボルの部分を反復すること（すなわち、各ＯＦＤＭシンボルに巡回プレフィックスを付加すること）によって、周波数選択性フェージングによるＩＳＩをなくすことができる。したがって、ＭＩＭＯシステムは、有利には、ＩＳＩをなくすためにＯＦＤＭを採用することができる。
【０００５】
システムの送信データレートおよびスペクトル効率を上げるために、送信機において、複数の空間サブチャネルを介して様々な独立したデータストリームを送信する空間多重化を利用することができる。受信機における検出精度は、強い多元接続干渉（複数のアンテナから送信された様々なデータストリームの干渉）により、著しく低下することがある。さらに、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの空間および周波数サブチャネルは、様々なチャネル状態（たとえば、様々なフェージングおよびマルチパス効果）を受けることがあり、様々なＳＮＲを達成することがある。その上、チャネル状態は時間とともに変動することがある。
【０００６】
多元接続干渉、雑音およびフェージングの影響をうまく緩和するために、一般に、受信機において最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）チャネル等化が適用される。しかしながら、ＭＭＳＥアルゴリズムから得られる推定信号は、検出精度を低下させる自己雑音を表すバイアスを含んでいる。チャネル行列の直接反転の代わりに拡大チャネル行列のＱＲ分解（以下ＱＲＭＭＳＥ検出と略す）を使用すれば、ＭＭＳＥ技法を簡略化することができることは、当技術分野でよく知られている。しかしながら、この特定の場合、直接バイアス除去は計算的に複雑である。さらに、外部チャネル復号に必要とされる雑音分散の計算も困難であり得る。
【０００７】
したがって、当技術分野では、本開示で提案する、ＭＭＳＥ等化後に得られる信号からバイアスを除去するための、より単純でより効率的な技法が必要である。提案する方式はまた、バイアスＭＭＳＥ検出に比較して実質的に改善された検出精度を与える。
【発明の概要】
【０００８】
本開示のいくつかの実施形態は、ワイヤレス通信システムにおいて最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）等化後に得られる受信信号からのバイアス除去を実行するための方法を提供する。本方法は、一般に、複数の空間ストリームのチャネル推定値の置換拡大行列を生成するために、複数の空間ストリームのチャネル推定値の拡大行列を置換することと、複数の空間ストリームのユニタリ行列および上三角行列を生成するために、置換拡大行列のＱＲ分解を実行することと、空間ストリームのうちの第１の空間ストリームのバイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、第１の空間ストリームの受信信号を、対応するユニタリ行列を用いて回転させることと、第１の空間データストリームの非バイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、バイアスフィルタ処理済み出力に、対応する上三角行列の対角要素を乗算することとを含む。
【０００９】
本開示のいくつかの実施形態は、ワイヤレス通信システムにおいて最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）等化後に得られる受信信号からのバイアス除去を実行するための装置を提供する。本装置は、一般に、複数の空間ストリームのチャネル推定値の置換拡大行列を生成するために、複数の空間ストリームのチャネル推定値の拡大行列を置換するための論理と、複数の空間ストリームのユニタリ行列および上三角行列を生成するために、置換拡大行列のＱＲ分解を実行するための論理と、空間ストリームのうちの第１の空間ストリームのバイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、第１の空間ストリームの受信信号を、対応するユニタリ行列を用いて回転させるための論理と、第１の空間データストリームの非バイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、バイアスフィルタ処理済み出力に、対応する上三角行列の対角要素を乗算するための論理とを含む。
【００１０】
本開示のいくつかの実施形態は、ワイヤレス通信システムにおいて最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）等化後に得られる受信信号からのバイアス除去を実行するための装置を提供する。本装置は、一般に、複数の空間ストリームのチャネル推定値の置換拡大行列を生成するために、複数の空間ストリームのチャネル推定値の拡大行列を置換するための手段と、複数の空間ストリームのユニタリ行列および上三角行列を生成するために、置換拡大行列のＱＲ分解を実行するための手段と、空間ストリームのうちの第１の空間ストリームのバイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、第１の空間ストリームの受信信号を、対応するユニタリ行列を用いて回転させるための手段と、第１の空間データストリームの非バイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、バイアスフィルタ処理済み出力に、対応する上三角行列の対角要素を乗算するための手段とを含む。
【００１１】
本開示のいくつかの実施形態は、一般に、１つまたは複数のプロセッサによって実行可能である命令を記憶したコンピュータ可読媒体を備える、ワイヤレス通信システムにおいて最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）等化後に得られる受信信号からのバイアス除去を実行するためのコンピュータプログラム製品を含む。本命令は、一般に、複数の空間ストリームのチャネル推定値の置換拡大行列を生成するために、複数の空間ストリームのチャネル推定値の拡大行列を置換するための命令と、複数の空間ストリームのユニタリ行列および上三角行列を生成するために、置換拡大行列のＱＲ分解を実行するための命令と、空間ストリームのうちの第１の空間ストリームのバイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、第１の空間ストリームの受信信号を、対応するユニタリ行列を用いて回転させるための命令と、第１の空間データストリームの非バイアスフィルタ処理済み出力を生成するために、バイアスフィルタ処理済み出力に、対応する上三角行列の対角要素を乗算するための命令とを含む。
【００１２】
本開示の上述の特徴を詳細に理解することができるように、その一部を添付の図面に示す実施形態を参照することによって、上記で簡単に要約したより具体的な説明を得ることができる。ただし、添付の図面は、本開示のいくつかの典型的な実施形態のみを示し、したがって、説明は他の等しく有効な実施形態に通じるので、その範囲を限定するものと見なされるべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示のいくつかの実施形態による、例示的なワイヤレス通信システムを示す図。
【図２】本開示のいくつかの実施形態による、ワイヤレスデバイスにおいて利用できる様々な構成要素を示す図。
【図３】本開示のいくつかの実施形態による、ワイヤレス通信システム内で使用できる例示的な送信機および例示的な受信機を示す図。
【図４】システムモデルを導出するために使用されるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭワイヤレスシステムのブロック図。
【図５】元のチャネルのＭＭＳＥ等化と拡大されたチャネルのゼロフォーシング（ＺＦ）等化との間の等価性を示すブロック図。
【図６】２つの送信アンテナと２つの受信アンテナとをもつＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいて適用されるバイアス除去を用いたＱＲＭＭＳＥ検出の例示的なブロック図。
【図７】ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいて適用されるバイアス除去を用いたＱＲＭＭＳＥ検出のプロセスを示す図。
【図７Ａ】図７に示す演算を実行することが可能な例示的な構成要素を示す図。
【図８】従来のＭＭＳＥ検出（バイアスおよび非バイアス）およびＱＲＭＭＳＥ検出（バイアスおよび非バイアス）のビット誤り率パフォーマンスのグラフ。
【図９】ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいて適用されるバイアス除去を用いたＱＲＭＭＳＥ−ＶＢＬＡＳＴ検出のプロセスを示す図。
【図９Ａ】図９に示す演算を実行することが可能な例示的な構成要素を示す図。
【図１０】２つの送信アンテナと２つの受信アンテナとをもつＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいて適用されるバイアス除去を用いたＱＲＭＭＳＥ−ＶＢＬＡＳＴ検出の例示的なブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
「例示的」という単語は、本明細書では「例、事例、または例示の働きをすること」を意味するために使用する。本明細書に「例示的」と記載されたいかなる実施形態も、必ずしも他の実施形態よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。
【００１５】
例示的なワイヤレス通信システム
本明細書に記載の技法は、直交多重化方式に基づくブロードバンドワイヤレス通信システムを含む様々な通信システムに使用できる。そのような通信システムの例には、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システム、シングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）システムなどがある。ＯＦＤＭＡシステムは、全システム帯域幅を複数の直交サブキャリアに区分する変調技法である、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を利用する。これらのサブキャリアは、トーン、ビンなどと呼ぶこともできる。ＯＦＤＭでは、各サブキャリアはデータで独立して変調できる。ＳＣ−ＦＤＭＡシステムは、システム帯域幅にわたって分散されたサブキャリア上で送信するためのインターリーブされたＦＤＭＡ（ＩＦＤＭＡ）、隣接するサブキャリアのブロック上で送信するための局所ＦＤＭＡ（ＬＦＤＭＡ）、または隣接するサブキャリアの複数のブロック上で送信するための拡張ＦＤＭＡ（ＥＦＤＭＡ）を利用することができる。一般に、変調シンボルは、ＯＦＤＭでは周波数領域で、ＳＣ−ＦＤＭＡでは時間領域で送信される。
【００１６】
直交多重化方式に基づく通信システムの１つの具体的な例は、ＷｉＭＡＸシステムである。Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ  Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ａｃｃｅｓｓを表すＷｉＭＡＸは、長距離にわたる高いスループットブロードバンド接続を与える、規格ベースのブロードバンドワイヤレス技術である。現在、ＷｉＭＡＸの２つの主要な適用例、すなわち固定ＷｉＭＡＸとモバイルＷｉＭＡＸとがある。固定ＷｉＭＡＸ適用例は、たとえば、家庭および企業でのブロードバンドアクセスを可能にするポイントツーマルチポイントである。モバイルＷｉＭＡＸは、ブロードバンド速度でのセルラーネットワークのフルモビリティを提供する。
【００１７】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｘは、固定およびモバイルブロードバンドワイヤレスアクセス（ＢＷＡ）システムのためのエアインターフェースを定義する新興の規格組織である。これらの規格は、少なくとも４つの異なる物理層（ＰＨＹ）および１つの媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層を定義している。４つの物理層のうちのＯＦＤＭおよびＯＦＤＭＡ物理層は、それぞれ固定およびモバイルＢＷＡ領域において最も一般的である。
【００１８】
図１に、本開示の実施形態を採用することができるワイヤレス通信システム１００の一例を示す。ワイヤレス通信システム１００は、ブロードバンドワイヤレス通信システムとすることができる。ワイヤレス通信システム１００は、いくつかのセル１０２に通信を与えることができ、各セルは基地局１０４によってサービスされる。基地局１０４は、ユーザ端末１０６と通信する固定局とすることができる。基地局１０４は、代替的に、アクセスポイント、ノードＢまたは何らかの他の用語で呼ばれることもある。
【００１９】
図１に、システム１００全体に散在する様々なユーザ端末１０６を示す。ユーザ端末１０６は固定（すなわち、静止）でも移動でもよい。ユーザ端末１０６は、代替的に、リモート局、アクセス端末、端末、加入者ユニット、移動局、局、ユーザ機器などと呼ばれることもある。ユーザ端末１０６は、セルラー電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ハンドヘルドデバイス、ワイヤレスモデム、ラップトップコンピュータ、パーソナルコンピュータなどワイヤレスデバイスでもよい。
【００２０】
様々なアルゴリズムおよび方法を、基地局１０４とユーザ端末１０６との間の、ワイヤレス通信システム１００における送信のために使用することができる。たとえば、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ技法に従って、基地局１０４とユーザ端末１０６との間で信号を送信および受信することができる。この場合には、ワイヤレス通信システム１００をＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡシステムと呼ぶことができる。
【００２１】
基地局１０４からユーザ端末１０６への送信を可能にする通信リンクをダウンリンク（ＤＬ）１０８と呼び、ユーザ端末１０６から基地局１０４への送信を可能にする通信リンクをアップリンク（ＵＬ）１１０と呼ぶことができる。代替的に、ダウンリンク１０８を順方向リンクまたは順方向チャネルと呼び、アップリンク１１０を逆方向リンクまたは逆方向チャネルと呼ぶことができる。
【００２２】
セル１０２は複数のセクタ１１２に分割できる。セクタ１１２は、セル１０２内の物理的カバレージエリアである。ワイヤレス通信システム１００内の基地局１０４は、セル１０２の特定のセクタ１１２内の電力の流れを集中させるアンテナを利用することができる。そのようなアンテナを指向性アンテナと呼ぶことができる。
【００２３】
図２に、ワイヤレス通信システム１００内で採用できるワイヤレスデバイス２０２において利用できる様々な構成要素を示す。ワイヤレスデバイス２０２は、本明細書で説明する様々な方法を実装するように構成できるデバイスの一例である。ワイヤレスデバイス２０２は基地局１０４またはユーザ端末１０６とすることができる。
【００２４】
ワイヤレスデバイス２０２は、ワイヤレスデバイス２０２の動作を制御するプロセッサ２０４を含むことができる。プロセッサ２０４は中央処理装置（ＣＰＵ）と呼ばれることもある。読取り専用メモリ（ＲＯＭ）とランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）の両方を含むことができるメモリ２０６は、命令とデータとをプロセッサ２０４に与える。メモリ２０６の一部は不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）をも含むことができる。プロセッサ２０４は一般に、メモリ２０６内に記憶されたプログラム命令に基づいて、論理および演算動作を実行する。メモリ２０６中の命令は、本明細書で説明する方法を実装するために実行可能である。
【００２５】
ワイヤレスデバイス２０２は、ワイヤレスデバイス２０２と遠隔地との間のデータの送信および受信を可能にするために送信機２１０と受信機２１２とを含むことができるハウジング２０８を含むこともできる。送信機２１０と受信機２１２とを組み合わせてトランシーバ２１４を形成することができる。複数の送信アンテナ２１６は、ハウジング２０８に取り付けられ、トランシーバ２１４に電気的に結合される。ワイヤレスデバイス２０２は、複数の送信機、複数の受信機、複数のトランシーバをも含むことができる（図示せず）。
【００２６】
ワイヤレスデバイス２０２は、トランシーバ２１４によって受信された信号のレベルを検出および定量化するために使用できる信号検出器２１８をも含むことができる。信号検出器２１８は、総エネルギー、シンボルごとのサブキャリア当たりのエネルギー、電力スペクトル密度および他の信号などの信号を検出することができる。ワイヤレスデバイス２０２は、信号を処理する際に使用するためのデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２２０を含むこともできる。
【００２７】
ワイヤレスデバイス２０２の様々な構成要素は、データバスに加えて、パワーバス、制御信号バス、およびステータス信号バスを含むことができるバスシステム２２２によって一緒に結合できる。
【００２８】
図３に、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡを利用するワイヤレス通信システム１００内で使用できる送信機３０２の一例を示す。送信機３０２の部分は、ワイヤレスデバイス２０２の送信機２１０中に実装される。送信機３０２は、ダウンリンク１０８上でデータ３０６をユーザ端末１０６に送信するために基地局１０４中に実装される。送信機３０２は、アップリンク１１０上でデータ３０６を基地局１０４に送信するためにユーザ端末１０６中にも実装される。
【００２９】
送信されるデータ３０６は、直並列（Ｓ／Ｐ）変換器３０８に入力として供給されるものとして示してある。Ｓ／Ｐ変換器３０８は送信データをＭ個の並列データストリーム３１０に分割する。
【００３０】
次いで、Ｍ個の並列データストリーム３１０はマッパー３１２に入力として供給される。マッパー３１２は、Ｍ個の並列データストリーム３１０をＭ個のコンスタレーションポイントにマッピングすることができる。マッピングは、２位相偏移キーイング（ＢＰＳＫ）、４位相偏移キーイング（ＱＰＳＫ）、８位相偏移キーイング（８ＰＳＫ）、直交振幅変調（ＱＡＭ）など、何らかの変調コンスタレーションを使用して行われる。したがって、マッパー３１２は、それぞれ逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）３２０のＭ個の直交サブキャリアのうちの１つに対応する、Ｍ個の並列シンボルストリーム３１６を出力する。これらのＭ個の並列シンボルストリーム３１６は、周波数領域において表され、ＩＦＦＴ構成要素３２０によってＭ個の並列時間領域サンプルストリーム３１８に変換される。
【００３１】
次に、用語に関する簡単な注釈を与える。周波数領域におけるＭ個の並列変調は、周波数領域におけるＭ個の変調シンボルに等しく、これは、周波数領域におけるＭ個のマッピングおよびＭ個のポイントＩＦＦＴに等しく、これは、時間領域における１つの（有用な）ＯＦＤＭシンボルに等しく、これは、時間領域におけるＭ個のサンプルに等しい。時間領域における１つのＯＦＤＭシンボル、Ｎsは、Ｎcp（ＯＦＤＭシンボル当たりのガードサンプル数）＋Ｍ（ＯＦＤＭシンボル当たりの有用なサンプル数）に等しい。
【００３２】
Ｍ個の並列時間領域サンプルストリーム３１８は、並直列（Ｐ／Ｓ）変換器３２４によって、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡシンボルストリーム３２２に変換される。ガード挿入構成要素３２６は、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡシンボルストリーム３２２中の連続したＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡシンボル間にガードインターバルを挿入する。次いで、ガード挿入構成要素３２６からの信号は、複数の送信アンテナ（または等価的に、空間サブチャネル）のための様々なデータストリームを生成するために、デマルチプレクサ３４０に入力される。その後、無線周波数（ＲＦ）フロントエンド３２８によって各アンテナのためのベースバンドデータストリームが所望の送信周波数帯域にアップコンバートされ、次いで、アンテナアレイ３３０が、得られた信号３３２を複数の空間サブチャネル３３４にわたって送信する。
【００３３】
図３に、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡを利用するワイヤレスデバイス２０２内で使用できる受信機３０４の一例をも示す。受信機３０４の部分は、ワイヤレスデバイス２０２の受信機２１２中に実装される。受信機３０４は、ダウンリンク１０８上で基地局１０４からデータ３０６を受信するためにユーザ端末１０６中に実装される。受信機３０４は、アップリンク１１０上でユーザ端末１０６からデータ３０６を受信するために基地局１０４中にも実装される。
【００３４】
送信信号３３２は、複数の空間サブチャネル３３４上を移動している状態が示されている。信号３３２’がアンテナアレイ３３０’によって受信されると、受信信号３３２’はＲＦフロントエンド３２８’によってベースバンド信号にダウンコンバートされ、マルチプレクサ３４０’によって単一のストリームに転換される。次いで、ガード除去構成要素３２６’は、ガード挿入構成要素３２６によってＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡシンボル間に挿入されたガードインターバルを除去する。
【００３５】
ガード除去構成要素３２６’の出力はＳ／Ｐ変換器３２４’に供給される。Ｓ／Ｐ変換器３２４’は、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡシンボルストリーム３２２’を、それぞれＭ個の直交サブキャリアのうちの１つに対応するＭ個の並列時間領域シンボルストリーム３１８’に分割する。高速フーリエ変換（ＦＦＴ）構成要素３２０’は、Ｍ個の並列時間領域シンボルストリーム３１８’を周波数領域に変換し、Ｍ個の並列周波数領域シンボルストリーム３１６’を出力する。
【００３６】
デマッパー３１２’は、マッパー３１２によって実行されたシンボルマッピング動作の逆を実行し、それによって、Ｍ個の並列データストリーム３１０’を出力する。Ｐ／Ｓ変換器３０８’は、Ｍ個の並列データストリーム３１０’を単一のデータストリーム３０６’に合成する。理想的には、このデータストリーム３０６’は、送信機３０２に入力として供給されたデータ３０６に対応する。要素３０８’、３１０’、３１２’、３１６’、３２０’、３１８’および３２４’は、すべてベースバンドプロセッサ３５０’上で発見され得ることに留意されたい。
【００３７】
例示的なＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムモデル
図４に、Ｎt個の送信アンテナとＮr個の受信アンテナとをもつ一般的な多入力多出力（ＭＩＭＯ）ＯＦＤＭワイヤレス通信システムのブロック図を示す。ｋ番目のサブキャリア（周波数サブチャネル）のためのシステムモデルは、次の一次方程式で表すことができる。
【数１】
0005399497.tif 000002
【００３８】
上式で、Ｎfftは、ＭＩＭＯワイヤレスシステム中の直交するサブキャリア（周波数ビン）の数である。
【００３９】
以下の式および付随する開示では、簡単のためにサブキャリアインデックスｋを省略する。したがって、システムモデルを次のように単純な表記で書き直すことができる。
【数２】
0005399497.tif 000003
【００４０】
上式で、ｙは［Ｎr×１］受信シンボルベクトルであり、Ｈは［Ｎr×Ｎt］チャネル行列であり、ｈjは、送信アンテナｊとＮr個すべての受信アンテナとの間のチャネル利得を含む、Ｈのｊ番目の列ベクトルであり、ｘは［Ｎt×１］送信シンボルベクトルであり、ｎは共分散行列Ｅ（ｎｎH）をもつ［Ｎr×１］複素雑音ベクトルである。
【００４１】
図４に示すように、最初にＭＩＭＯ符号器４１０によって送信信号を符号化する。雑音の多いワイヤレスチャネルを介した送信中に情報データを保護するために、冗長性を含めることができる。次いで、図４に示すように、符号化信号をＮt個の空間データストリームｘ1、ｘ2、．．．、ｘNtに分割する。逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）ユニット４１２1、．．．．、４１２Ntを利用することによって、複数の空間データストリームを時間領域に変換することができる。次いで、信号を所望の送信周波数帯域にアップコンバートし、Ｎr・Ｎt個の空間サブチャネルを介してＮt個の送信アンテナ４１４1、．．．、４１４Ntから送信する。
【００４２】
受信機において、Ｎr個の受信アンテナ４１６1、．．．．、４１６Nrが採用される。高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ユニット４１８1、．．．．、４１８Nrを使用することによって、受信データストリームを変換して周波数領域に戻すことができる。周波数領域信号は、複数の空間サブチャネルを介して送信された符号化ビットに関する信頼性メッセージを生成するＭＩＭＯ検出器４２０に入力され得る。信頼性メッセージは、特定の送信符号化ビットがビット「０」またはビット「１」である確率を表す。この情報は、外部ＭＩＭＯチャネル復号器４２２に渡すことができ、複数の空間サブチャネル（送信アンテナ）の推定された情報データ
【数３】
0005399497.tif 000004
【００４３】
は、送信機において含められた冗長性を除去した後に利用可能になる。
【００４４】
例示的な線形ＭＭＳＥ検出
よく知られている線形ＭＭＳＥ検出器（チャネル等化器）では、ＧMMSEを以下の形で表すことができる。
【数４】
0005399497.tif 000005
【００４５】
上式で、
【数５】
0005399497.tif 000006
【００４６】
は受信機における雑音の分散であり、
【数６】
0005399497.tif 000007
【００４７】
はサイズ［Ｎt×Ｎt］の単位行列である。ＭＭＳＥフィルタ処理を適用した後に得られる信号は、次のように表すことができる。
【数７】
0005399497.tif 000008
【００４８】
式（２）によって記述される線形システムモデルを図５に示す。特定の周波数サブチャネルを使用した複数の空間サブチャネルを介した信号ｘの送信をブロック５１０で示し、受信機におけるチャネル雑音の影響を加算器５１２で表す。次いで、ブロック５２０によって示されるように、受信シンボルベクトルｙに対してＭＭＳＥフィルタ処理を適用する。
【００４９】
ＭＭＳＥチャネル等化の誤り共分散行列は、以下に等しい。
【数８】
0005399497.tif 000009
【００５０】
同じく図５に示される、拡大チャネル
【数９】
0005399497.tif 000010
【００５１】
をもつシステムモデルは、次のように定義できる。
【数１０】
0005399497.tif 000011
【００５２】
上式で、
【数１１】
0005399497.tif 000012
【００５３】
は拡大チャネル行列（ユニット５３０）であり、
【数１２】
0005399497.tif 000013
【００５４】
は拡大受信信号ベクトルであり、
【数１３】
0005399497.tif 000014
【００５５】
は、（加算器５３２で示される）受信ベクトルに加算される拡大複素雑音ベクトルであり、
【数１４】
0005399497.tif 000015
【００５６】
は［（Ｎr＋Ｎt）×Ｎt］であり、
【数１５】
0005399497.tif 000016
【００５７】
は［（Ｎr＋Ｎt）×１］であり、ｘは［Ｎt×１］であり、
【数１６】
0005399497.tif 000017
【００５８】
は［（Ｎr＋Ｎt）×１］である。
【００５９】
拡大チャネル
【数１７】
0005399497.tif 000018
【００６０】
のゼロフォーシング（ＺＦ）等化器が元のチャネルＨのＭＭＳＥ等化に等価であることを示すことができる。拡大チャネルのＺＦ等化器は次のように定義できる。
【数１８】
0005399497.tif 000019
【数１９】
0005399497.tif 000020
【００６１】
中の拡大部分ｙaを０で置き換える場合（ユニット５４０）、すなわち、
【数２０】
0005399497.tif 000021
【００６２】
である場合は、ＺＦ等化（ユニット５５０）後に以下の等式が成り立つ。
【数２１】
0005399497.tif 000022
【００６３】
式（１３）と式（８）とを比較した後、拡大チャネル行列
【数２２】
0005399497.tif 000023
【００６４】
のＺＦ等化が元の行列ＨのＭＭＳＥ等化に等価であると結論付けることができる。図５に、これらの２つの手法の等価性、すなわち、式（８）からのフィルタ処理済み出力
【数２３】
0005399497.tif 000024
【００６５】
と式（１３）とが同じであり得ることを示す。
【００６６】
ユニタリ行列ＱH（元のチャネル行列のＱＲ分解から得られるユニタリ行列のエルミートバージョン）による受信信号の回転は、ＺＦ等化を用いて生成されるのと同じ信号を生じる。したがって、図５に示すアルゴリズムの等価性は、拡大チャネル行列のＱＲ分解を用いてＭＭＳＥ検出を実装することができることにつながり得る。
【００６７】
ＱＲ分解を使用した例示的な非バイアスＭＭＳＥ検出
ＱＲ分解に基づくＭＭＳＥ検出（ＱＲＭＭＳＥ検出）を示すために、２つの送信アンテナをもつワイヤレスシステムについて、一般性を失うことなく説明することができる。２つの空間サブチャネル（送信アンテナのペア）を介して送信された２つの空間データストリームのＱＲＭＭＳＥ検出を実行するＭＩＭＯ受信機の例示的なブロック図を図６に示す。
【００６８】
最初にチャネル行列が拡大され（ユニット６１０）、次いで、得られた置換行列の最後の列が、現在復号されている空間サブチャネル（空間データストリーム）に対応するように、その列が置換される。図示の例では、図６中の置換ユニット６２０および６５０は、それぞれ第１および第２の空間データストリームの復号のために適用される。置換チャネル行列のＱＲ分解は、それぞれ第１および第２の空間データストリームの復号のためのユニット６３０および６６０によって実行できる。
【００６９】
拡大チャネル行列のＱＲ分解は、次のように表すことができる。
【数２４】
0005399497.tif 000025
【００７０】
上式で、行列
【数２５】
0005399497.tif 000026
【００７１】
は正規直交列ベクトルからなり、
【数２６】
0005399497.tif 000027
【００７２】
は、実数の対角要素をもつ上三角行列である。式（１４）から、以下のようになる。
【数２７】
0005399497.tif 000028
【００７３】
上式で、Ｑ1は［Ｎr×Ｎt］であり、Ｑ2は［Ｎt×Ｎt］である。
【００７４】
式（１３）で示すように、元のチャネル行列のＭＭＳＥ等化を実行する代わりに、拡大チャネル行列に対してゼロフォーシング（ＺＦ）演算を適用することができる。図６中のユニット６４０および６７０は受信ベクトルｙのゼロフォーシングフィルタ処理（回転）を実行し、結果は、それぞれ第１および第２の空間データストリームのバイアスフィルタ処理済み出力である。式（１２）から、ユニタリ行列Ｑの上半分（式（１４）の行列Ｑ1）のみについて、受信シンボルベクトルｙを回転させることが必要であり得ることがわかる。したがって、ＭＭＳＥ演算によってバイアスを導入されたフィルタ処理済み出力は、次のように表すことができる。
【数２８】
0005399497.tif 000029
【００７５】
式（１７）から、以下のようになる。
【数２９】
0005399497.tif 000030
【００７６】
２つの送信アンテナと２つの受信アンテナとをもつ例示的なＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの場合、以下の式を指定することができる。
【数３０】
0005399497.tif 000031
【００７７】
例示的な例として、第２の空間データストリームｘ2の復号を考えることができる。等式（１５）により、行列Ｑ2は上三角である。したがって、式（１９）を次のように書き直すことができる。
【数３１】
0005399497.tif 000032
【００７８】
項
【数３２】
0005399497.tif 000033
【００７９】
は、第１のアンテナから送信された信号（第１の空間データストリーム）に対するバイアスを表し、項
【数３３】
0005399497.tif 000034
【００８０】
は、第２のアンテナから送信された信号（第２の空間データストリーム）に対するバイアスを表す。
【００８１】
一例として、最初に、第２の空間データストリームからバイアスを除去することについて考える。一実施形態では、第２のバイアスデータストリームをバイアス項
【数３４】
0005399497.tif 000035
【００８２】
で除算することによって、バイアスを除去することができる。しかしながら、除算は、長い待ち時間と除算器の大きい面積サイズにより、効率的なハードウェア実装形態のために望ましい算術演算ではない。また、除算演算は、符号化ビットの対数尤度比（ＬＬＲ）の計算に必要な雑音分散の正確な計算を妨げる、非常に複雑な雑音干渉項を生成することがある。直接除算演算に基づく従来のバイアス除去手法の代わりに、本開示では、より単純なバイアス除去技法を提案する。
【００８３】
式（２１）の２行目に（それぞれ、第２および第１の空間ストリームの復号のための、図６中の乗算器６７６および６４６で示される）上三角行列Ｒの最後の対角要素ｒ22を乗算する場合、第２の空間ストリームの非バイアスフィルタ処理済み出力は以下の式から得ることができる。
【数３５】
0005399497.tif 000036
【００８４】
式（１５）から、ｒ22ｑ4＝σn（要素ｑ4は実数）であるので、第２の空間データストリームの有効チャネルは、以下の式から得ることができる。
【数３６】
0005399497.tif 000037
【００８５】
第２の空間ストリームに対応する有効サブチャネルの計算は、図６では、行列Ｒの最後の対角要素ｒ22に対して２乗乗算器６７２を適用し、減算ユニット６７４を適用することによって示されている。同様の処理フローが、第１の空間データストリームに対応する有効チャネルの計算のために適用でき、これは２乗乗算器６４２と減算ユニット６４４とで表される。
【００８６】
雑音分散に関して、
【数３７】
0005399497.tif 000038
【００８７】
および送信信号ｘ2は第１および第２の空間サブチャネルに関係する雑音成分から独立であるので、第２の空間サブチャネルに対応する有効雑音の分散は次のように計算できる。
【数３８】
0005399497.tif 000039
【００８８】
式（１４）から、
【数３９】
0005399497.tif 000040
【００８９】
であることがわかる。次いで、式（２４）は次のようになる。
【数４０】
0005399497.tif 000041
【００９０】
バイアスが除去された後、第２の空間サブチャネルの有効信号モデルは次のようになる。
【数４１】
0005399497.tif 000042
【００９１】
第２の空間サブチャネルに対応する符号化ビットの対数尤度比（ＬＬＲ）は、図６においてユニット６８０で示されるように、
【数４２】
0005399497.tif 000043
【００９２】
と、
【数４３】
0005399497.tif 000044
【００９３】
と、
【数４４】
0005399497.tif 000045
【００９４】
とを利用することによって計算できる。第２のデータストリームのＬＬＲの計算のための信号モデルは、次のようになる。
【数４５】
0005399497.tif 000046
【００９５】
上式で、
【数４６】
0005399497.tif 000047
【００９６】
、および
【数４７】
0005399497.tif 000048
【００９７】
である。第１の空間データストリームに属する符号化ビットのＬＬＲの計算は同様の方法で実行でき、これは同じく図６に示されており、そこでは信号
【数４８】
0005399497.tif 000049
【００９８】
と
【数４９】
0005399497.tif 000050
【００９９】
とがＬＬＲ計算ユニット６８０に入力される。
【０１００】
チャネル推定値と受信サンプルとに対して事前白色化が適用された場合、受信機における有効雑音分散はユニタリ
【数５０】
0005399497.tif 000051
【０１０１】
になり、計算する必要はない。次に、第２の空間データストリームに対応するＬＬＲの計算のための信号モデルは、次のようになる。
【数５１】
0005399497.tif 000052
【０１０２】
上式で、ｎ2〜Ｎ（０，１）および
【数５２】
0005399497.tif 000053
【０１０３】
である。図６から、チャネル行列の適切な置換により、同じ実装形態論理が任意の空間データストリームの検出のために使用できることがわかる。
【０１０４】
ＱＲＭＭＳＥ検出を使用して空間データストリームを復号するプロセスは、図７中の流れ図によって示すように、Ｎt個の送信アンテナ（空間サブチャネル）をもつシステムに対して一般化できる。７１２において、最初に、式（１４）のように［Ｎr×Ｎt］チャネル行列Ｈを拡大し、［（Ｎr×Ｎt）×Ｎt］チャネル行列
【数５３】
0005399497.tif 000054
【０１０５】
を得る。それに続いて、７１４において、あらゆる空間データストリームｊ＝１，２，．．．，Ｎtについて、置換行列
【数５４】
0005399497.tif 000055
【０１０６】
の最右列がｊ番目の復号されたストリームに対応するように、拡大チャネル行列
【数５５】
0005399497.tif 000056
【０１０７】
を置換することができる。
【数５６】
0005399497.tif 000057
【０１０８】
次いで、７１６において、あらゆる空間データストリームｊ＝１，２，．．．，Ｎtについて、
【数５７】
0005399497.tif 000058
【０１０９】
となるように、式（２９）によって定義された置換拡大チャネル行列のＱＲ分解を行うことができる。その後、あらゆる空間データストリームｊ＝１，２，．．．，Ｎtについて、置換拡大行列
【数５８】
0005399497.tif 000059
【０１１０】
のＱＲ分解から得られるユニタリ行列の上半分である、ユニタリ行列Ｑ1の対応するエルミートバージョン（行列
【数５９】
0005399497.tif 000060
【０１１１】
）を受信信号ベクトルｙに乗算することによって、受信信号ベクトルｙを回転させることができる。この回転の結果として、７１８において、式（１８）に従ってあらゆる空間データストリームのバイアスフィルタ処理済み出力を得ることができる。
【０１１２】
７２０において、あらゆる空間データストリームｊ＝１，２，．．．，Ｎtについて、ｊ番目のデータストリームの非バイアスフィルタ処理済み出力
【数６０】
0005399497.tif 000061
【０１１３】
を得るために、バイアスフィルタ処理済み出力の最後の要素に上三角行列Ｒの最後の対角要素
【数６１】
0005399497.tif 000062
【０１１４】
を乗算することができる。これに続いて、７２２において、あらゆる空間データストリームｊ＝１，２，．．．，Ｎtについて、以下のように有効チャネルと有効雑音分散とを得ることができる。
【数６２】
0005399497.tif 000063
【０１１５】
したがって、ｊ番目の空間データストリームの非バイアスフィルタ処理済み出力は、次のように表すことができる。
【数６３】
0005399497.tif 000064
【０１１６】
次に、ｊ番目の空間サブチャネルのための信号モデルは次のようになる。
【数６４】
0005399497.tif 000065
【０１１７】
７２４において、この信号モデルに従って、
【数６５】
0005399497.tif 000066
【０１１８】
と、ｈeffと、
【数６６】
0005399497.tif 000067
【０１１９】
とを使用することによって、各空間データストリームｊ＝１，２，．．．，Ｎtの符号化ビットのＬＬＲを計算することができる。Ｎt個すべての空間データストリームの推定のために、計算されたＬＬＲを外部チャネル復号器に渡すことができる。
【０１２０】
非バイアスＱＲＭＭＳＥアルゴリズムは、検出精度に関して従来の非バイアスＭＭＳＥ手法に等価である。図８に、従来のバイアスおよび非バイアスＭＭＳＥ等化対バイアスおよび非バイアスＱＲＭＭＳＥ等化のビット誤り率（ＢＥＲ）パフォーマンスのグラフを示す。２つの送信アンテナおよび２つの受信アンテナをもつワイヤレスシステムについてシミュレーションを実行し、送信機において１６ＱＡＭ変調が適用され、レート１／２の畳み込み符号を使用し、チャネルＤフェージングモデルを仮定する。
【０１２１】
図８中の曲線８１０は従来のバイアスＭＭＳＥ検出のためのＢＥＲパフォーマンスを表し、曲線８２０はバイアスＱＲＭＭＳＥ検出のためのＢＥＲパフォーマンスを表し、曲線８３０は従来の非バイアスＭＭＳＥ検出のためのＢＥＲパフォーマンスを表し、曲線８４０は、提案するバイアス除去技法を用いたＱＲＭＭＳＥ検出のためのＢＥＲパフォーマンスを表す。従来のバイアスＭＭＳＥおよびバイアスＱＲＭＭＳＥ検出アルゴリズムについて同じＢＥＲが得られることがわかる。本開示で提案する技法に基づいてＱＲＭＭＳＥフィルタ処理済み出力からバイアス項を除去した場合、実質的なＢＥＲパフォーマンス改善を達成することができる（図８中の曲線８４０対曲線８２０）。
【０１２２】
高度ＭＩＭＯ受信機は、マルチストリーム検出のためのＱＲ分解論理を備えることができる。ユーザ機器が（たとえばソフトハンドオーバプロセス中に）２つのセルの境界線上にあるとき、マルチストリーム検出は、単純なＭＭＳＥ演算がより良く働くセル内にあるときほど有効でないことがある。この場合、受信機は、誤り率パフォーマンスを改善するためにＭＭＳＥ検出に切り替えることができる。提案するバイアス除去技法を適用することにより、ＱＲ分解論理を使用することによってＱＲＭＭＳＥ受信機を効率的に実装することができる。
【０１２３】
本明細書で提示するように、提案する非バイアスＱＲＭＭＳＥ等化の１つの機能は単純なバイアス除去技法である。この手法は、除算演算に基づく従来のバイアス除去アルゴリズムよりも複雑でなく、誤り率パフォーマンスの実質的な改善を達成することができる。
【０１２４】
例示的なＱＲＭＭＳＥ−ＶＢＬＡＳＴ受信機
よく知られているＶｅｒｔｉｃａｌ−Ｂｅｌｌ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ−Ｌａｙｅｒｅｄ−Ｓｐａｃｅ−Ｔｉｍｅ（ＶＢＬＡＳＴ）手法をＱＲＭＭＳＥ検出（以下ＶＢＬＡＳＴ−ＱＲＭＭＳＥと略す）と組み合わせることができる。ＶＢＬＡＳＴアルゴリズムの原理は、最初に、複数の空間データストリームのうちの最も確実な信号、一般に最も高い信号対雑音比（ＳＮＲ）をもつ信号を復号することである。次いで、復号された信号を、ＱＲＭＭＳＥ後に得られたすべてのバイアス空間信号から減算（削除）することができ、したがって多元接続干渉が低減された新しい信号を生成することができる。復号および削除のプロシージャは、通信システムにおけるすべての利用される空間サブチャネルについて反復できる。
【０１２５】
図９に、ＶＢＬＡＳＴベースのＱＲＭＭＳＥ検出を利用することによって、Ｎt個の空間データストリームを推定するプロセスを示す。９１０において、前述の非バイアスＱＲＭＭＳＥ検出を、すべての利用される空間データストリームｊ＝１，．．．，Ｎtに対して適用する。その後、９１２において、式（２９）によって定義された空間データストリームｊ*およびその対応する置換チャネル行列を、この特定の空間ストリームがすべてのＮt個の空間ストリームのうちの最良の誤り率パフォーマンスを与えるように選択する。選択された空間データストリームｊ*は、一般に最も高いＳＮＲをもつ空間サブチャネルに対応する。選択された空間データストリームｊ*に対応する置換チャネル行列は、さらなる処理のために利用され得る。９１４において、空間データストリーム
【数６７】
0005399497.tif 000068
【０１２６】
を復号し、バイアスＱＲＭＭＳＥに基づいて得られたすべてのバイアス空間データストリームから、スケーリングされた復号された成分を削除する。本開示のいくつかの実施形態では、一般性を失うことなく、ｊ*＝Ｎtと仮定することができる。
【０１２７】
最良のパフォーマンスのために、残りのＮt−１個の空間データストリームを、信頼性の最も高い空間ストリームから最も低い空間ストリームへの順序に復号する必要がある。これは、まだ復号されていないすべての空間ストリームのうちの最良の置換行列を探索することを含む、９１２からの選択プロシージャを反復することを必要とする。代わりに、すべてのデータストリームが復号されるまで、９１２において発見された行列を使用することができる。この方法を図９に示す。Ｎt番目のデータストリームがすでに９１２において復号され、９１４において減算されているので、データストリームインデックスｊはＮt−１において開始する。９１８において、現在復号されている空間データストリームｊに対応するバイアス信号に、バイアス除去のために上三角行列Ｒのｊ番目の対角要素ｒjjを乗算する。上三角行列Ｒは、９１２において選択された置換チャネル行列のＱＲ分解の結果として得られる。バイアス除去に続いて、９１４においてＮt番目のデータストリームを復号し、削除したのとまったく同様に、ｊ番目の空間データストリームを復号し、次いで残りのすべてのバイアス空間データストリームから減算（削除）する。この復号プロセスを、復号すべき残りの空間データストリームの数に対応してＮt−１回反復する（図９中のステップ９１８〜９２４をＮt−１回反復する）。
【０１２８】
例示的な例として、ＱＲＭＭＳＥ−ＶＢＬＡＳＴ検出アルゴリズムを、２つの送信アンテナをもつＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム（２つの空間データストリームの復号）のために利用することができる。２つの空間データストリームの検出のためのそのようなＱＲＭＭＳＥ−ＶＢＬＡＳＴ受信機の例示的なブロック図を図１０に示す。
【０１２９】
ＱＲＭＭＳＥ演算は、両方の空間サブチャネルについてバイアス信号を生成するためにユニット１０１０によって適用できる。この例示的なケースでは、第２の空間データストリームがより信頼性が高く、したがって最初に復号されると仮定できる。
【０１３０】
ユニット１０１２において、バイアスフィルタ処理済み出力に、式（１４）から拡大チャネル行列のＱＲ分解後に生成された上三角行列Ｒの最後の対角要素ｒ22を乗算することによって、第２のデータストリーム
【数６８】
0005399497.tif 000069
【０１３１】
の非バイアスフィルタ処理済み出力を得る。非バイアスフィルタ処理済み出力
【数６９】
0005399497.tif 000070
【０１３２】
と、第２の空間ストリームに対応する有効チャネル
【数７０】
0005399497.tif 000071
【０１３３】
と、第２の空間サブチャネルに対応する有効雑音分散
【数７１】
0005399497.tif 000072
【０１３４】
とを使用することによって、第２の空間データストリームに対応する符号化ビットのＬＬＲを得る。次いで、チャネル復号器１０２０によってＬＬＲを使用して、推定された第２の空間データストリーム
【数７２】
0005399497.tif 000073
【０１３５】
を得る。
【０１３６】
乗算器１０１８において、推定された信号が、行列Ｒの第１の行および第２の列に対応する要素である要素ｒ12でスケーリングされた場合、式（２１）の第１の行中のバイアス信号から、推定された第２の空間データストリーム
【数７３】
0005399497.tif 000074
【０１３７】
を削除する。次いで、式（２１）の第１の行から、スケーリングされた推定された信号
【数７４】
0005399497.tif 000075
【０１３８】
を減算する（加算／減算ユニット１０１４）。残りの信号は第１の空間データストリームのバイアス推定値を表し、以下に等しい。
【数７５】
0005399497.tif 000076
【０１３９】
式（３５）に行列Ｒの第１の対角要素ｒ11を乗算する場合（ユニット１０１６）、以下の等式が成り立つ。
【数７６】
0005399497.tif 000077
【０１４０】
式（１５）から、ｒ11ｐ3＝σnは真である。次いで、次のように第１の空間ストリームに対応する有効チャネルを得る。
【数７７】
0005399497.tif 000078
【０１４１】
第１の空間サブチャネルに対応する有効雑音の分散に関して、式（１４）から
【数７８】
0005399497.tif 000079
【０１４２】
であるので、以下が導出できる。
【数７９】
0005399497.tif 000080
【０１４３】
したがって、第１の空間データストリームの非バイアスフィルタ処理済み出力は、次のように表すことができる。
【数８０】
0005399497.tif 000081
【数８１】
0005399497.tif 000082
【０１４４】
と、ｈeffと、ｎeffとを使用することによって、第１の空間サブチャネルを介して送信された（第１のアンテナから送信された）符号化ビットのＬＬＲを計算し、復号器ユニット１０３０によって、復号された第１の空間データストリーム
【数８２】
0005399497.tif 000083
【０１４５】
を得る。
【０１４６】
非バイアスＱＲＭＭＳＥ−ＶＢＬＡＳＴアプローチを適用することによって、非バイアスＱＲＭＭＳＥ検出に比較して多元接続干渉をさらに低減することができる。一方、アルゴリズムの連続的な性質により、追加の処理待ち時間がもたらされることがある。
【０１４７】
上述の方法の様々な動作は、図に示すミーンズプラスファンクションブロックに対応する様々な（１つまたは複数の）ハードウェアおよび／またはソフトウェア構成要素および／またはモジュールによって実行できる。概して、対応する相対ミーンズプラスファンクション図を有する図に方法が示されている場合、動作ブロックは、同様の番号付けをもつミーンズプラスファンクションブロックに対応する。たとえば、図７に示すブロック７１２〜７２４は、図７Ａに示すミーンズプラスファンクションブロック７１２Ａ〜７２４Ａに対応する。同様に、図９に示すブロック９１２〜９２２は、図９Ａに示すミーンズプラスファンクションブロック９１２Ａ〜９２２Ａに対応する。
【０１４８】
本開示に関連して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ信号（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実装または実行できる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサとすることができるが、代替として、プロセッサは、任意の市販のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械とすることができる。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実装することもできる。
【０１４９】
本開示に関連して説明した方法またはアルゴリズムのステップは、直接ハードウェアか、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールか、またはその２つの組合せで実施できる。ソフトウェアモジュールは、当技術分野で知られている任意の形式の記憶媒体中に常駐することができる。使用できる記憶媒体のいくつかの例には、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭなどがある。ソフトウェアモジュールは、単一の命令、または多数の命令を備えることができ、いくつかの異なるコードセグメント上で、異なるプログラム間で、および複数の記憶媒体にわたって分散できる。記憶媒体は、プロセッサがその記憶媒体から情報を読み取ることができ、その記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合できる。代替として、記憶媒体はプロセッサに一体化することができる。
【０１５０】
本明細書で開示する方法は、説明した方法を達成するための１つまたは複数のステップまたはアクションを備える。本方法のステップおよび／またはアクションは、特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく互いに交換することができる。言い換えれば、ステップまたはアクションの特定の順序が指定されない限り、特定のステップおよび／またはアクションの順序および／または使用は特許請求の範囲から逸脱することなく変更できる。
【０１５１】
説明した機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組合せで実装できる。ソフトウェアで実装した場合、機能は１つまたは複数の命令としてコンピュータ可読媒体上に記憶できる。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスできる任意の利用可能な媒体とすることができる。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気記憶デバイス、もしくは命令またはデータ構造の形態の所望のプログラムコードを搬送または記憶するために使用でき、コンピュータによってアクセスできる任意の他の媒体を備えることができる。本明細書で使用するディスク（disk）およびディスク（disc）は、コンパクトディスク（disc）（ＣＤ）、レーザディスク（disc）、光ディスク（disc）、デジタル多用途ディスク（disc）（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク（disk）、およびＢｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスク（disc）を含み、ディスク（disk）は、通常、データを磁気的に再生し、ディスク（disc）はデータをレーザで光学的に再生する。
【０１５２】
ソフトウェアまたは命令はまた、伝送媒体を介して送信できる。たとえば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、または赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術を使用して、ウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースから送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、または赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術は、伝送媒体の定義に含まれる。
【０１５３】
さらに、本明細書に記載の方法および技法を実行するためのモジュールおよび／または他の適切な手段は、適用可能な場合にユーザ端末および／または基地局によってダウンロードおよび／または他の方法で取得できることを諒解されたい。たとえば、本明細書で説明した方法を実行するための手段の転送を可能にするために、そのようなデバイスをサーバに結合することができる。代替的に、本明細書で説明される様々な方法は、ユーザ端末および／または基地局がストレージ手段をデバイスに結合するかまたは与えると様々な方法を得ることができるように、ストレージ手段（たとえば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、コンパクトディスク（ＣＤ）またはフロッピーディスクなど物理記憶媒体など）によって提供できる。さらに、本明細書で説明した方法および技法をデバイスに提供するための任意の他の適切な技法を利用することができる。
【０１５４】
特許請求の範囲は、上記の正確な構成および構成要素に限定されないことを理解されたい。上記の方法および装置の構成、動作および詳細において、特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な改変、変更および変形を行うことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８】
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【図９】
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【図９Ａ】
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【図１０】
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